旋翼空中机器人系统架构及设计

设计并验证了某型旋翼空中机器人的系统架构。整个空中机器人系统由直升机和地面站两部分组成。直升机是空中机器人的主体,可以自主飞行并完成指定任务。地面站用于监控无人直升机的飞行,并实现人机交互等多项功能。此外,地面站还可通过视觉导航系统引导直升机的自主着陆。直升机与地面站之间通过指令数字链路和视频模拟链路进行信息交互和实时通讯。经实际飞行验证,该空中机器人系统具有鲁棒和实时的特点,能实现直升机自主飞行和自主起降功能。     

室内无人飞艇导航系统的研究与仿真

根据室内飞艇导航应用的特点,介绍了超宽带(UWB)导航系统在室内无人飞艇自主飞行系统中的应用方法,根据室内场所等条件的要求,建立了室内飞艇系统的导航模型,以Matlab/Simulink为平台,对UWB进行了实时导航的仿真实验.实验结果不仅证明该导航方法具有较高的导航精度,而且为进一步研究室内飞行器导航系统开辟了一条比...     

移动机器人自主导航系统及上位机软件设计与实现

针对移动机器人自主导航系统,采用C++语言设计了一款基于Qt的跨平台实时数据可视化上位机软件;该软件执行SLAM技术和路径规划算法,实现可视化移动机器人建图与导航过程以及实时读取数据参数等功能;首先介绍移动机器人的硬件结构和功能;其次给出了自主导航所运用到的改进RRT*算法和动态窗口法;在详细叙述上位机软件工作流程的基础上,开发和设计了实时话题显示、读取以及界面可视化等功能;最后基于ROS系统完成移动机器人自主导航功能,并通过实时地图与数据可视化来验证所设计上位机软件功能的有效性。     

MEMS技术在车载导航中的应用

基于MEMS技术,对由加速度计、磁场计和倾角传感器构成的车载导航仪进行了理论分析,对系统信息融合和软硬件设计进行了研究.在嵌人式平台上实现了组合导航系统,实时提供车载体的姿态、速度和位置信息,满足导航需求.通过实验对导航系统的可靠性和稳定性进行了分析研究,得出导航系统精度与误差满足车载体导航要求的结论.     

基于强跟踪滤波器的MIMU/GPS组合导航系统

研究微型惯导系统优化导航,在实际工程应用中设计强跟踪滤波器的MIMU/GPS组合导航系统,为验证整个组合导航系统的正确性和可靠性,采用软件无线电平台,进行了系统硬件架构和算法设计,使得整个系统具有较强的灵活性和可扩展能力.系统组合方式采用伪距、伪距率紧密组合.滤波器部分引入对突变状态具有较强鲁棒性和跟踪能力的强跟踪滤波器,对系统进行了最优估计和反馈校正.进行车载仿真试验,结果表明,整个系统组合效果显著,跟踪精度满足了设计要求.     

基于MIMU/GSP的双核微系统的设计与应用

为了提高导航精度,设计了以DSP+单片机双处理器为核心的MIMU/GPS组合导航微处理器系统,采用单片机+双口RAM采集GPS数据并缓存,DSP对数据并行读取,既节约了CPU时间,又实现了对IMU的高采样率;采用TL16C550A与MAX232和主机异步串行通信,来实现DSP和上位机的高速通信,并对数据实时显示;整个系统采用CPLD为时序控制,并利用1PPS脉冲和CPLD时钟分频实现MIMU和GPS数据的同步采集。本系统在中北大学周边路段进行跑车实验,以5K的采样率对惯性测量单元采样,同时能够完成周期内的导航解算,避免了串口通信带来的CPU时间等待;同时系统以1PPS为时间基准触发DSP中断能够保证数据采集和读取的实时性。通过实验验证,本系统具有高采样率,实时性好的优点,为组合导航系统的研究提供硬件平台,在实际的工程应用中具有一定的参考价值。     

基于FPGA_ARM的车载导航系统设计与实现

针对由航向参考系统(AHRS)和全球定位系统(GPS)构成的车载组合导航系统在接收多通道异步收发器(UART)的数据帧时容易被截断或丢失问题,设计了一种基于FPGA和ARM处理器的车载导航系统。采用FPGA实现系统各单元间逻辑控制、UART数据接收、参数解算和SD卡存储设计,ARM处理器更关注于参数融合估计和导航计算。从而降低了数据接收和参数解算的时间延迟,使得导航系统在执行参数估计和导航控制的同时,完成了多通道异步串口实时接收、解算和存储任务。车载实验表明,该系统能够完成车辆自主导航,提高了导航精度。     

无人机多传感器组合导航系统仿真研究

惯性导航系统受到陀螺和加速度计误差的影响,导航定位误差随着时间累积甚至发散.解决惯导系统误差累积的有效方法是采用组合导航系统.随着其他导航系统性能的不断提高,以惯导系统为中心,其他导航系统为辅助的组合导航系统是目前的研究热点.给出了一种以惯导系统为主,GPS和磁航向传感器为辅的多传感器组合导航系统,并对该组合导航系统进行了仿真研究.通过对仿真结果进行分析,验证了所提出的组合导航系统能够满足无人机导航任务的要求并且具有良好的稳定性.     

MEMS SINS-GPS组合导航系统设计

为实现满足中低精度要求的低成本导航系统,选用MEMS惯性传感器研制了捷联式惯性导航系统(SINS);针对MEMS惯性传感器噪声较大和惯性导航系统误差随时间迅速累积的问题,利用小波对MEMS陀螺信号进行了降噪处理,并采用SINS-GPS卡尔曼滤波组合导航系统以消除惯导系统的误差累积,输出较高精度的速度、位置信息.对SINS和组合导航系统进行了仿真实验,实验结果表明所建系统的长时间导航性能有一定改善.     

CITAVT-IV——视觉导航的自主车

国防科技大学研制的CITAVT-IV自主车在高速公路实验中达到了75.6km/h的高速 ．文章对CITAVT-IV的系统构成、组织结构及有关实验情况进行了比较详细的介绍，特别是 其系统软件和系统数据流程具有一定的新颖性，该事件驱动的实时多任务软件系统具有很好 的实时特性，较好地解决了自主车系统的延迟问题．     

基于移动长基线的多AUV 协同导航

基于扩展卡尔曼滤波（EKF）理论研究了多AUV 协同导航定位的移动长基线算法．移动长基线多AUV 协同导航结构中,主AUV 内部装备高精度导航设备,从AUV 内部装备低精度导航设备,外部均装备水声装置测量 相对位置关系,利用移动长基线算法融合内部和外部传感器信息,实时获取从AUV 的位置信息．建立了协同导航 系统数学模型,设计了EKF 协同导航算法,在各种测试情况下通过仿真验证了所推导的分析结果,对EKF 和几何 解方程算法的导航效果进行了比较．研究结果表明,以主AUV 作为移动的长基线节点时,通过EKF 算法可以显著 提高群体的导航定位精度．     

基于结构分解的GPS/INS组合导航粒子滤波技术

针对粒子滤波应用于GPS/INS组合导航系统时难以保证滤波实时性的问题,提出一种基于线性/非线性结构分解的改进粒子滤波算法.改进算法对状态方程进行线性/非线性结构分解,分别采用重点采样和线性卡尔曼方式进行一步预测递推,充分发挥粒子滤波和卡尔曼滤波的特点,有效降低了粒子滤波的计算量,在保证GPS/INS组合导航系统滤波精度的条件下提高了组合滤波的实时性.     

基于多传感器的组合导航接口子系统

针对多传感器组合导航系统对数据通讯的同步性和实时性的要求，以单片机和DSP双CPU导航计算机构成的嵌入式导航系统为对象，开展了相应的接口子系统设计和实现研究。完成了组合导航计算机的接口电路，并以此为基础，设计了整个导航接口子系统的时序控制流程，以实现多传感器数据采集的同步性和实时性。同时给出了数据采集周期和导航解算周期的时序控制，以及双CPU之间的实时数据通讯的实现流程，最后通过实物联调验证了该方案设计的可行性。     

车辆导航系统最优路径规划研究

最优路径规划是车辆导航系统中的关键技术之一,它提出了一种基于遗传算法的车辆路径规划方法.采用变长度整数编码的染色体表示路径,设计了适合于最优车辆路径问题求解的遗传算子,给出了适应度调整函数.试验结果表明,遗传算法较好的满足了车辆导航系统实时性和实用性的要求.     

基于DSP与FPGA的嵌入式组合导航计算机系统设计

为了满足SINS/GPS组合导航系统高精度、低功耗、小型化的需求,设计出基于DSP和FPGA架构的嵌入式导航计算机平台。首先,描述了导航计算机系统的总体架构,提出了导航计算机硬件总体设计方案,并阐述了导航信息处理模块和数据采集通信模块;其次,设计了Kalman组合滤波器,描述了组合导航系统软件流程;最后,进行样机实证试验。实验结果表明,该系统可以实时高效完成外围传感器信息数据采集、实时导航解算、Kalman滤波、上位机的指令读取等任务,满足SINS/GPS组合导航系统对导航计算机的性能需求。     

INS/GPS组合导航系统卡尔曼滤波的并行实现*

本文采用并行处理技术对ＩＮＳ／ＧＰＳ组合导航系统中卡尔曼滤波的实时性问题进行了研究。     

航天器自主高精度时间管理系统设计

为满足航天器长期在轨飞行期间高精度的时间同步需求,提出了一种航天器自主高精度时间管理系统,将北斗导航定位授时设备和频率综合器两种时钟源系统进行融合使用,两种时钟源系统可根据导航定位状态自主切换,在消除了频率源系统误差累积效应问题的同时,解决了导航非定位情况下时间精度急剧下降的问题.通过建立系统的误差模型,以航天器应用设计实例进行计算分析,结果表明:系统时间同步精度优于37.8μs.研究结果可以为后续航天器高精度时间管理系统设计提供参考.     

DSS/SINS组合导航实时滤波仿真

北斗双星定位系统的定位原理决定了其存在导航定位实时性较差的缺点。为了解决双星定位实时性差的问题，提出了一种新的北斗双星／SINS组合导航实时滤波方法，即对双星定位的静态误差进行建模，将静态误差模型作为其动态误差的残差模型与双星定位时间延迟随机常数一起扩充为组合导航滤波器的状态变量，然后对北斗双星／SINS组合导航系统进行状态估计的滤波方法。通过计算机仿真，结果表明该实时滤波方法能够更好地解决北斗双星／SINS组合导航在实际工程应用中定位实时性较差的缺点，从而提高了组合系统的导航精度，对北斗双星／SINS组合导航系统的实际应用有重要的参考价值。     

基于Android技术的北斗／GPS车载导航系统设计

针对目前车载导航终端价格昂贵及GPS定位精确度的问题,设计了一种基于Android技术的北斗／GPS双模式定位车载导航终端。该终端通过对北斗和GPS信号的实时采集,将处理后的信息结合百度电子地图在触摸屏上实时直观显示用户当前位置,导航应用程序实现了周边及路线查询、地图切换、一键回家等功能。实验表明,在Android平台上开发车载导航应用,可以降低设备终端的成本,有利于软件的开发和升级。     

ACCLMesh: curvature‐based navigation mesh generation

The proposed method computes a navigation mesh for arbitrary and dynamic 3D environments based on curvature and is robust and efficient. This method addresses a number of known limitations in state‐of‐the‐art techniques to produce navigation meshes that are tightly coupled to the original geometry, incorporate geometric details that are crucial for movement decisions, can robustly handle complex surfaces and can efficiently repair the navigation mesh to accommodate dynamically changing environments. The method is integrated into a standard navigation and collision avoidance system to simulate thousands of agents on complex 3D surfaces in real time. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.